PC 0 (WS 1998/99)

Einführung in die Physikalische Chemie

  1. Bausteine der Materie
    1.1. Atome
    Elektron, Proton, Neutron, Elementarladung, Millikanversuch, Größen und Einheiten (http://physics.nist.gov/cuu), atomare Masseneinheit, Massenspektroskopie, Kernladungszahl, Isotope, Atomsymbole, Isotopeneffekte, Deuterium, schweres Wasser, Massendefekt, chemischer Anteil daran, Tritium, radioaktiver Zerfall, Integration des differentiellen Zeitgesetzes, Halbwertszeit, Altersbestimmung, Nuklidkarte; Stoffmenge, Definition des Mol, SI-Basiseinheiten, Molmasse, Avogadrokonstante, Genauigkeit, Bestimmungsmethoden, Röntgenbeugung, Braggsche Reflektionsbedingung, Wellenlängenmessung, Elementarzelle, Anwendungen der Röntgenbeugung; Coulombgesetz, stationäre Zustände, Quantenzahlen, Plancksches Wirkungsquantum, Fraunhoferlinien, Atomspektroskopie, zeitabhängige Zustände, Unbestimmtheitsrelation
    1.2. Moleküle
    Molekülspezifische Kräfte und Potentialkurven, Beziehung Kraft-potentielle Energie, AB-Moleküle, Dissoziationsenergie, Gleichgewichtsabstand, Beispiele, Präfixe für Einheiten, Morsepotential, Molekülschwingungen, Nullpunktsenergie, Wasserstoffbrückenbindung, van der Waals Bindung, Lennard-Jones Potential, He-Dimer
  2. Erscheinungsformen der Materie
    Aggregatzustände, charakteristische Eigenschaften (Dichte, Kompressibilität, Zähigkeit), griechisches Alphabet
    2.1. Gas
    2.1.1. Ideales Gas
    Zustandsgleichung, Volumenmessung, Druck, Einheiten, Messung, Quecksilbermanometer, Erdbeschleunigung, Temperatur, Definition, Einheiten, Interpolation, 0. Hauptsatz, universelle Gaskonstante, Dimension, Definition als Grenzwert, Zahlenwert, extensive und intensive Größen, Teilgesetze von Boyle, Gay-Lussac, Avogadro, 2D und 3D Darstellungen, Isotherme, Isobare, Isochore, Molvolumen, Standardbedingungen
    2.1.2. Reales Gas
    Kompressibilitätsfaktor, positive und negative Abweichungen, Boyle-Temperatur, Virialgleichung, 2. Virialkoeffizient, Äquivalenz von Druck- und Dichteentwicklung, Zahlenwerte für verschiedene Temperaturen, van der Waals Gleichung, Kovolumen, Binnendruck, Deutung, Zahlenwerte, van der Waals Isothermen, Instabilitätsbereich, kritische Isotherme, Sattelpunktskoordinaten, kritischer Punkt, Kompressibilität, Prinzip der korrespondierenden Zustände, 2. Virialkoeffizient und Boyle-Temperatur des van der Waals Gases, kubische Zustandsgleichungen, Redlich-Kwong, mikroskopische Berechnung des 2. Virialkoeffizienten
    2.1.3. Gasmischungen
    Molenbruch, Massenbruch, ideale Mischung idealer Gase, Partialvolumen, Partialdruck, Daltonsches Gesetz, reale Mischungen, Virialentwicklung
    2.2. Kondensierte Phasen
    Kondensation, Kohäsionskräfte, Grenzen der van der Waals Gleichung, isotherme Kompressibilität, Zustandsgleichungen kondensierter Phasen, radiale Verteilungsfunktion (Gas, Flüssigkeit, Festkörper), flüssige Kristalle (nematische, smektische, cholesterische Phasen), Gläser, Polymere, Ordnungsgrad
  3. Phasengleichgewicht
    Phase, Phasenübergang
    3.1. Einstoffsysteme
    3.1.1. Verdampfung
    Dampfdruckdaten von Wasser, pVT-Diagramm mit 2-Phasengebiet, Schnitte, Projektionen, TV-Diagramm, pT-Diagramm, Dampfdruckkurve, Guldbergsche Regel, ln(p)/(1/T)-Auftragung, molare Verdampfungswärme, Clausius-Clapeyron Gleichung, Clapeyron Gleichung
    3.1.2. Sublimation und Schmelzen
    Tripelpunkt, Sublimation, Steigung der Schmelzkurve, Beispiele Kohlendioxid und Wasser, pVT-Diagramm mit Tripelpunkt, Festkörperphasen, Beispiele Kohlenstoff und Wasser, Phasenregel
    3.2. Zweistoffsysteme
    Konzentrationsmaße, Molarität, Molalität
    3.2.1. Dampfdruck von Lösungen
    Raoultsches Gesetz, ideale Lösung, Henrysches Gesetz, Dampfdruckerniedrigung
    3.2.2. Siedepunktserhöhung und Gefrierpunktserniedrigung
    Herleitung, Molmassenbestimmung, ebullioskopische Konstante, kryoskopische Konstante, kolligative Eigenschaften
    3.2.3. Siede- und Schmelzdiagramme
    px-Diagramm, Tx-Diagramm, Hebelgesetz, Destillation, Abweichungen vom Raoultschen Gesetz, Azeotrop, Mischungslücke, Wasserdampfdestillation, Schmelzdiagramme, begrenzte Mischbarkeit, Eutektikum, Festkörperverbindungen, inkongruentes Schmelzen, fraktionierte Kristallisation, Zonenschmelzen
    3.3. Osmose und Verteilungsgleichgewicht
    3-Stoffsysteme, semipermeable Membran, osmotischer Druck, Nernstscher Verteilungskoeffizient
  4. Ionen in Lösung
    Coulombwechselwirkung, Dielektrizitätskonstante, Abschirmung, Elektroneutralität, Dissoziationsgrad
    4.1. Elektrolytleitfähigkeit
    Anionen, Kationen, Elektrodenreaktionen, Faradaykonstante, Ohmsches Gesetz, spezifische Leitfähigkeit, Zellkonstante, Wheatstonebrücke, molare Leitfähigkeit, Stromdichte, Beweglichkeit, Einzelionenleitfähigkeit, Grenzleitfähigkeit, starke und schwache Elektrolyte, Kohlrauschsches Quadratwurzelgesetz, Ostwaldsches Verdünnungsgesetz
    4.2. Eigendissoziation des Wassers
    Autoprotolyse, Dissoziations-Rekombinationskinetik, Ionenprodukt, Temperaturabhängigkeit, pH-Wert
    4.3. Säure/Base-Gleichgewicht
    Bronstedt-Lowry-Definition, konjugierte Säure-Base-Paare, amphotere Stoffe, pKs-Wert, Berechnungsschema für Säure-Base-Gleichgewicht, Hydrolyse, Näherungsformeln, Puffersysteme, Henderson-Hasselbalch, Titrationsschema, Äquivalenzpunkt, Indikatoren
  5. Einführung in die Thermochemie
    5.1. Thermodynamische Grundbegriffe
    Offene, geschlossene und isolierte Systeme, adiabatische und diathermale Wände, Zustand, Zustandsgröße, Zustandsfunktion, Kreisprozess, exotherm/endotherm, mechanisches, chemisches und thermisches Gleichgewicht, reversibel/irreversibel
    5.2. Arbeit, Wärme, Energieerhaltung
    Mechanische, Volumen- und elektrische Arbeit, Vorzeichenkonvention, Energieformen, Wärmekapazität, spezifische Wärme, Energieerhaltungssatz
    5.3. Formulierungen des 1. Hauptsatzes der Thermodynamik
    Innere Energie als Zustandsfunktion, als Konstante in isolierten Systemen, als totales Differential, perpetuum mobile
    5.4. Isochore und isobare Prozesse
    Wärmekapazität bei konstantem Volumen und konstantem Druck, Molwärme, Enthalpie, Systemdruck und äußerer Druck
    5.5. Thermochemische Anwendungen des 1. Hauptsatzes
    Isotherme und adiabatische Reaktionsführung, Standardzustand, Reaktionsenthalpie, Standardbildungsenthalpie, Satz von Hess, stöchiometrische Koeffizienten, Verbrennungsenthalpie, Hydrierungsenthalpie, Lösungsenthalpie, Verdünnungsenthalpie, Einzelionenbildungsenthalpie, Solvatationsenthalpie, Hydratationsenthalpie, Bindungsenthalpie, Dissoziationsenergie, Dissoziationsprodukte, mittlere Bindungsenthalpie, Atomisierungsenthalpie, Reaktionsenergie, Born-Haber-Kreisprozess, Gitterenergie

... Fortsetzung in PC I

Literaturempfehlung

Ein allgemeines Lehrbuch der Physikalischen Chemie (Atkins, McQuarrie/Simon, Wedler, Alberty/Silbey, Berry/Rice/Ross, Moore/Hummel, ...) ist auch für die späteren PC-Vorlesungen noch tragfähig. Für die PC 0 selbst genügt in der Regel auch ein gutes Lehrbuch der allgemeinen Chemie (Christen, Oxtoby, ...). Bei angelsächsischen Autoren ist unbedingt die englischsprachige Originalausgabe zu empfehlen (Preis, Aktualität, wichtige Sprachübung).

Anmeldung

Markus Busch, IPC Raum 339 (3. OG), Tel. 39 3138


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